水斗式水轮机水电站
水电站主辅设备介绍

➢ 水斗: 特点是由喷嘴出来的射流沿圆周切线方向 冲击转轮上的水斗作功。
目前,水斗式水轮机是冲击式水轮机中应用最广 泛的一种机型。
➢ 斜击式: 由喷嘴出来的射流沿圆周斜向冲击转轮 上的水斗。
➢ 双击式:水流两次冲击转轮。
斜击、双击水轮机构造简单,效率低,用于小型 电站。
水斗式水轮机转轮
轮叶 轮盘
广泛应用的喷嘴
3. 折流板 使针阀缓慢关闭,降低水锤压力,使水流偏离水 斗,避免机组转速升高。
4. 机壳 把水斗中排出的水引导入尾水槽内。一般为铸钢 件。
5. 引水板 防止水流随转轮飞溅到上方,造成附加损失
斜击式水轮发电机组
斜击式水轮机转轮
冲击式水轮机的装置方式
(1) 为了提高机组转速及过流量,常在一个转轮上 装设两个或更多个喷嘴。有时又在一根轴上装 设两个(或多个)转轮,以提高机组的单机出力。
混流式水轮机
2. 轴流式:
➢ 特点:水流沿转轮轴向流入,轴向流出,水流方向始终平 行于主轴。
➢ 适用于大流量、低水头。一般水头在50m以下。
➢ 轴流定浆式:叶片不能随工况的变化而转动。高效率区较 小,适用于水头变化不大的小型电站。
➢ 轴流转浆式:叶片能随工况的变化而转动,进行双重调节 (导叶开度、叶片角度)。适用于大型水电站。
机壳,射流制动器等组成。
(一)、混流式水轮机基本构造
水流—蜗壳—座环—导叶—转轮—尾水管—下游
1. 蜗壳:其作用是使水流产生圆周运动,并引导 水流均匀地、轴对称地进入水轮机。
水电站水轮机蜗壳
蜗壳组装
2. 座环
➢ 位于导水叶的外围。由上、下环和立柱组成。 ➢ 作用:是水轮机的骨架,承受机墩及传来的荷载,并
水电站技术-5—水轮机选型

六、反击式水轮机主要参数的确定
确定了水轮机的型号后,再计算水轮机的主 要参数: 转轮直径D1,转速n、吸出高Hs。
D1、n应该满足:在Hr下,发出Nr;在Hav时,
η最高。
吸出高Hs应满足:防止水轮机汽蚀,开挖深 度合理。
பைடு நூலகம்
七、 按综合特性曲线选择水轮机的主要参数 1、D1的确定
四、机组台数及单机容量的选择
已知总装机容量(=Z0×N单),N单不同,D1、n 、Hs、η 均不同。
1、机组台数与机电设备制造的关系
N总一定,Z0多→N单↓→尺寸(D1)小→制造运输容 易→造价高(单位千瓦耗材多、制造量大)。
所以一般选用较大的N单。
2、机组台数与电站投资的关系 Z0多→单位千瓦投资↑→阀门、调速、管道、辐设、 电气等增加→厂房尺寸增加。 N单↓→D1↓→尾水管高度低→开挖少→投资少
二、水轮机选型设计的基本要求
1. 有较好的能量特性,在额定水头下能保证发出额 定出力,额定水头以下的机组受阻容量小,水电 站全厂机组平均效率高。 2. 性能要与水电站的整体运行方式和谐一致,运行 稳定,可靠灵活。有良好的抗空蚀和抗磨损性能, 对多泥沙河流的电站更应如此。 3. 结构设计合理,便于安装与操作、检修与维护。
ZZ440系列水轮机应用范围
4、采用套用机组 根据目前国内设计、施工和运行的电站资料,在 特征水头相近、N单适当,经济技术指标相近时,优 先套用已经生产过的机组,这样可以节省设计时间、 尽早供货、提前发电。 5、直接查产品样本 直接查设备厂家的产品样本,适用于小型电站。
6、统计分析法
对大量已建水电站的参数进行统计,得出水轮机 各参数之间的统计关系,再根据本电站的参数选择。
四、水轮机系列应用范围图
第二部分 水轮发电机组3(水轮机)1

第二部分 水轮发电机组—水轮机
主讲人:王华
昆明禄壹企业管理服务有限责任公司
本节内容Leabharlann 1冲击式水轮机分类
2
冲击式水轮机组成机构部件
3
水轮机事故处理
1、冲击式水轮机分类:
冲击式水轮机分为: 切击式(水斗式)水轮机 、斜击式水 轮机 、双击式水轮机 。
冲击式水轮机工作原理是把高压水流通过喷 嘴变为具有动能的自由射流冲击转轮叶片,并形 成旋转力矩使转轮转动。
汽蚀的危害
汽蚀对水轮机的运行主要有下列危害: 1. 降低水轮机效率,减小出力。 2. 破坏水轮机过流部件,影响机组寿命,汽蚀产 生,使金属表面失去光泽,产生麻点,蜂窝,严 重时轮叶上产生孔洞或大面积剥落。 3. 产生强烈的噪音和振动,恶化工作环境,从而 影响水轮机的安全稳定运行。 汽蚀破坏是机械、 化学、电化学作用的共同结果,其中以机械破坏 为主。
案例:水轮机水封铜套烧毁事故(朱学超) • 时间:2015年11月16日 • 地点:大白岩电站 • 现象:开启#2机组并网发电约十分钟后机组突然 发出异常响声,与轴承接触缝隙处有烟雾冒出, 水封侧盖微微发烫。 • 原因分析: • 1、新安装的水封铜套与侧盖凹槽的间隙过小。 • 2、机组转速高,摩擦震动大,加之摩擦掉落的 铜粉未能及时排出,导致水封铜套扭断。 • 3、水封环底座变形
5)机组运行中更换剪断销,应限制负荷运行,将调速器 切手动运行方式运行,且工作人员不能将手脚置于两拐 臂之间,避免导叶被水流冲翻及其拐臂伤人。 (3)原因 当某导叶动作过程中受到阻碍而承受较大的应力时,该剪 断销作为承受应力最大的部件而被剪断,其他导叶不受 损坏,从而保护整个导水机构的正常工作。 1)两导叶间被杂物卡住。 2)导叶轴承采用尼龙轴套时,尼龙套吸水膨胀,将导叶 轴抱的过紧。 3)水轮机顶盖或底环抗磨板采用尼龙材料时,尼龙抗磨 板可能凸起。 4)各导叶连杆尺寸调整不当或锁紧螺母松动。 5)导叶打开或关闭过快,使剪断销承受冲击剪力而剪断 。
正规小水电站施工架构及工作原理详解

正规小水电站施工架构及工作原理详解目前,我国多省份,尤其是欠发达地区确实存在投资低、效益差的小水电站影响生态环境的问题,为了在排查工作中更清晰地了解小水电站的施工架构以及工作原理,我们不妨先学习一下正规小水电站的工作原理是什么样的。
1H表2(HL)、(SJ)三种形式。
3.什么是反击式水轮机和冲击式水轮机?将水流的位能、压能和动能转换成固体机械能的水轮机称为反击式水轮机。
将水流的动能转换成固体机械能的水轮机称为冲击式水轮机。
4.混流式水轮机的特点及适用范围?混流式水轮机又称法兰斯式水轮机,水流由径向进入转轮,大体沿轴向流出。
混流式水轮机应用水头范围较大,结构简单,运行可靠,效率高。
是现代应用最广泛的水轮机之一。
水头适用范围50~700m。
5.轮流式水轮机的特点及适用范围?轴流式水轮机,转轮区域内水流沿轴向流动,水流在导叶与转轮间由径向转为640~75度)。
8水斗式水轮机有以下几个过流部件,它们的主要功用如下:(1)喷嘴由上游压力水管来的水流经喷嘴后形成一股射流冲击到转轮上,在喷嘴内水流的压力能被转换成射流的动能。
(2)喷针借助于喷针的移动,改变用喷嘴喷出的射流直径,因而也改变了水轮机的进水流量。
(3)转轮它由圆盘和固定在它上面的若干个水斗组成,射流冲向水斗,将自己的动能传给水斗,从而推动转轮旋转作功。
(4)折向器它位于喷嘴和转轮之间,当水轮机突减负荷时,折向器迅速地使喷向水斗的射流偏转。
此时喷针将缓慢地关闭到与新负荷相适应位置。
当喷针稳定在新位置后,折向器又回到射流原来位置,准备下一次动作。
(5)9每11.水轮机产生汽蚀的主要原因是什么?水轮机产生汽蚀的原因比较复杂,一般认为:水轮机转轮内压力分布不均匀,如转轮相对下游水位要装得过高,高速水流流经低压区时,易于达到汽化压力而产生汽泡。
当水流流到高压区时,由于压力增大,汽泡凝结,水流质点以高速度向汽泡中心的撞击,以填充凝结所产生的空隙,从而产生极大的水力冲击和电化学作用,使叶片受到剥蚀产生麻点及蜂窝性孔隙,甚至被穿透而形成孔洞。
水斗式水轮机组成

水斗式水轮机组成嘿,朋友们!今天咱来聊聊水斗式水轮机组呀!这玩意儿可神奇啦,就好比是一个不知疲倦的大力士,一直在那默默地工作着。
水斗式水轮机组啊,主要是由转轮、喷嘴、主轴等等这些部分组成的。
你想想看,那转轮就像是个超级大的轮子,一直在那转呀转的,多有意思。
而喷嘴呢,就像是个会喷水的小能手,不停地把水喷向转轮,给它提供动力。
咱再说说这转轮啊,它上面有好多的水斗呢,就像是一个个小杯子。
当水从喷嘴喷出来,冲击到这些水斗上的时候,哇塞,那力量可大了去了,就能带动转轮飞快地转动起来。
这转轮一转起来,那可就不得了啦,就开始发电啦,或者带动其他的设备工作啦。
还有那主轴啊,它可是连接着转轮和其他设备的重要桥梁呢。
它就像是一条坚固的纽带,把所有的部分都紧紧地联系在一起。
没有它,那可不行呀!水斗式水轮机组在很多地方都能派上大用场呢!比如说在水电站里,它就是个大功臣。
它能把水的能量转化为电能,给我们带来光明和温暖。
你说神奇不神奇?这就好比是把水变成了金子呀!而且哦,水斗式水轮机组还特别耐用呢。
只要好好地维护它,它就能一直工作下去,为我们服务好多年。
这就像是一个忠诚的朋友,一直陪伴在我们身边。
咱再想想,如果没有水斗式水轮机组,那我们的生活会变成啥样呢?没有电,晚上只能点蜡烛;没有机器运转,很多工作都没法做。
哎呀呀,那可真是不敢想象啊!所以说,水斗式水轮机组可真是太重要啦!它就像是一个默默奉献的英雄,虽然不被大家经常提起,但却一直在那里努力工作着。
我们真应该好好感谢它,好好爱护它呀!总之呢,水斗式水轮机组就是这么神奇,这么重要。
它为我们的生活带来了很多便利和好处。
让我们一起珍惜它,爱护它吧!。
水电站

1、水轮机工作参数:1、水头(H)2、流量(Q)3出力(N T)4、效率(η)5、转速(n)2、水轮机的主要类型:(1)反击式水轮机:①轴流式水轮机(轴流定桨式,轴流转桨式)②混流式水轮机③斜流式水轮机④贯流式水轮机(2)冲击式水轮机:①水斗式水轮机②斜击式水轮机③双击式水轮机3、水能能水利发电的基本原理:经过一系列工程措施,有压水流通过水轮机将水能转变为旋转机械能,水轮机又带动发电机转动,再将旋转机械能转变为电能。
水电站就是为了实现上述能量的连续转换而修建的水工建筑物及其所安装的水轮发电设备的附属设备的总和。
4、水头、水力发电的特点:①水能的再生②水能的综合利用③水能的调节④水力发电的可逆性⑤水力发电机组工作的灵活性⑥水力发电生产成本低,效率高⑦有利于改善环境⑧一次性投资大,工期长。
5、反击式水轮机的四大部件及其作用:①蜗壳,进水②座环与导叶,导水③转轮,工作④尾水管,泄洪6、斜流式水轮机的优点:斜流式水轮机转轮叶片装置角可调整,高效区较宽,它的性能介于轴流转浆式水轮机和混流式水轮机之间,运行效率高,水轮机强度高,适用水头高。
7、肘形尾水管设计尺寸:由于弯肘形为谁管内的水流运动非常复杂,一般均是通过模型试验来确定弯肘形尾水管的最优尺寸,在水电站设计是,可根据所选择的水轮机,使用对应推荐的尾水管来确定相关的尺寸,当转轮直径不同时可按直径的比例进行换算。
8、水轮机空蚀:在水轮机过流道内从气泡的形成到溃灭以对流到表面产生作用的这一些列过程9、空蚀系数:是反应水轮机空蚀特性的一个指标,通过空蚀实验得到10、水轮机的吸出高:是从转轮叶片上压力最低点到下右面的垂直的高度11.水轮机的三个相似条件:①几何相似:指原型水轮机和模型水轮机过流通道的所有对应角相等,对应尺寸成比例②运动相似:指同一轮系的水轮机,水流在过流部分同一个对应点的速度三角形相似,也就是说,对应点上同名速度的方向相同,速度大小成比例③动力相似:原型水轮机和模型水轮机过流部件对应点作用的同名力方向相同,大小对应成比例。
水斗式水轮机

工作原理
(1)抛开斜击式水轮机或冲击式水轮机整个族系,而将研究对象仅仅锁定于水斗式水轮机。如此探求冲击式 水轮机或水斗式水轮机的基本规律是不会成功的 。
水斗式水轮机与斜击式水轮机,并无本质的差异。它们的工作原理皆为动量定理;它们的供水机构都是喷嘴, 喷嘴制造射流,后者在大气中对转轮水斗作功。转轮之间的形状差异从外表看来确实很大,尤其是转轮水斗完全 不同。深入研究便会发现,水斗的不同源于射流入射角的不同、来自转轮直径比的差异,只是水斗式水轮机的射 流入射角为0而已。
前苏联也是如此。虽有许多长篇巨著。但论述反击式水轮机的内容居多,而论述冲击式水轮机的章节却很少。
1965年,出版了《水斗式水轮机》,就作者所知,这是冲击式水轮机唯一的专著。国内虽有相关论述,但对 一些核心问题的研究则不多见。
产品组成
其主要结构包括输水管、喷流机构、转轮、折向器和机壳等切击式水轮机工作射流中心线与转轮节圆相切, 故名切击式水轮机。其转轮叶片均由一系列呈双碗状水斗组成,故又称水斗式水轮机。切击式水轮机是冲击式水 轮机中应用最广泛的一种机型。其应用水头一般为300-2000m,最高应用水头已达到1771.3m(澳大利亚的列塞克 -克罗依采克水力蓄能电站,水轮机出力P=22.8MW)。
与河床式水电站相比,水斗式水轮机水电站的运行水头变化很微小。其使用水头超过千米,已不罕见,既便 前池水位有少许波动,相对于水轮机工作水头的变化量也是很微小的。因此,水斗式水轮发电机组的运行是非常 稳定的。
反击式水轮机最高模型效率甚至超过95 %,但这仅仅是个别工况点而已。
能量平衡
水斗式水轮机是由喷嘴和转轮构成,它们的工作是独立的,它们对水轮机效率的影响也是独立的。喷嘴按出 力提供流量,转轮则将其转化为机械能。设计水斗式水轮机就是分别设计喷嘴及转轮,然后将其组合成设计需要 的水斗式水轮机 。
水轮机知识水轮机的主要类型及适用水头

水轮机的主要类型及适用水头水轮机是将水能转换成旋转机械能的一种水力原动机。
根据转轮转换水流能量方式的不同,水轮机分成两大类:反击式水轮机和冲击式水轮机。
反击式水轮机包括混流式、轴流式、斜流式和贯流式水轮机;冲击式水轮机分为水斗式、斜击式和双击式水轮机。
一、反击式水轮机反击式水轮机转轮区内的水流在通过转轮叶片流道时,始终是连续充满整个转轮的有压流动,并在转轮空间曲面型叶片的约束下,连续不断地改变流速的大小和方向,从而对转轮叶片产生一个反作用力,驱动转轮旋转。
当水流通过水轮机后,其动能和势能大部分被转换成转轮的旋转机械能。
1.混流式水轮机如图1-4所示,水流从四周沿径向进入转轮,然后近似以轴向流出转轮。
混流式水轮机应用水头范围较广,约为20~700m,结构简单,运行稳定且效率高,是应用最广泛的一种水轮机。
图1-4 混流式水轮机1—主轴;2—叶片;3—导叶2.轴流式水轮机如图1-5所示,水流在导叶与转轮之间由径向流动转变为轴向流动,而在转轮区内水流保持轴向流动,轴流式水轮机的应用水头约为3~80m。
轴流式水轮机在中低水头、大流量水电站中得到了广泛应用。
根据其转轮叶片在运行中能否转动,又可分为轴流定桨式和轴流转桨式水轮机两种。
轴流定桨式水轮机的转轮叶片是固定不动的,因而结构简单、造价较低,但它在偏离设计工况运行时效率会急剧下降,因此,这种水轮机一般用于水头较低、出力较小以及水头变化幅度较小的水电站。
轴流转桨式水轮机的转轮叶片可以根据运行工况的改变而转动,从而扩大了高效率区的范围,提高了运行的稳定性。
但是,这种水轮机需要有一个操作叶片转动的机构,因而结构较复杂,造价较高,一般用于水头、出力均有较大变化幅度的大中型水电站。
图1-5 轴流式水轮机1—导叶;2—叶片;3—轮毂3.斜流式水轮机如图1-6所示,水流在转轮区内沿着与主轴成某一角度的方向流动。
斜流式水轮机的转轮叶片大多做成可转动的形式。
因此,斜流式水轮机具有较宽的高效率区,适用水头在轴流式与混流式水轮机之间,约为40~200m。
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抵达水电站前池,并由此进入压力钢管,到达水电站 并进入水斗式水轮机。
水库内的水面高程随水量的多少而定高低 , 不受人 为的控制。
gn
图 3 反击式水轮机 的特性曲线
水 电站上游最高水位与最低水位之差 , 基本上决定 了水轮机工作水头 的波动范 围。因此 ,水轮机工作单
一
个库容很大的水库,水库就是所谓 的前池 ( 2 , 图 )
于此类水 电站水轮机工况点 的游动范 围同样是很宽
的。 水
坝
水库的 自由表面高程—— 即所谓的上游水位,是 自然 形成的,不受控制。工作水流经过进水 闸门,进入压 力管道 ,再 由水轮机主阀门导人水轮机 。电站的尾水 面—— 即下游水面高程也是 自然形成的,不受控制。 因此 ,电站 的毛水 头 便是 上 、下游 水 面高程 差 。下游
水斗式水轮机 的毛水头定义为 :前池水位与喷嘴 口断面中心之间的高程差 日 扣除压力钢管中的水力 。
损失 A h,便是水斗式水轮机的工作水头 日 ( 1 o 图
O
O
水头无关 。 按此定义水斗式水轮机的水头是不应该的。 至于水 电站下游水位与水轮机的工作更是毫无关系 , 它更不是确定水轮机工作水头的依据 。
水斗式水轮机不 同于反击式水轮机 ;水斗式水轮 机水 电站 ,当然也有别于反击式水轮机水电站 。作者 仅就此阐述有关个人的观点。
水轮机进 口——喷嘴进 口——水流相对于喷嘴出 口断
面 中心标高的比能。喷嘴口断面 中心与尾水面之间的 高程差 Z , 为结构所必需 , 这段位能不为水轮机所利 用 ,所以 ,水斗式水轮机的毛水头不能说成是前池水 位与下游水位之差 。 前 池水 位 ,是水 电站 明渠 之 尾 ,与水库 水位 不能 混 同。 某水 电站 , 最大 水头 10 .n、 296 l 设计 水 头 17 15m、 最小水头 17 水电站水库坝址与电站相距 1 。 11 m。 4 m k 其间以压力钢管相连 ,最大水头与最小水头之差则是 3 .i,水轮机担任调峰任务。 8 6n 本设计完全套 用反击式水轮 机水 电站 的设计方 法 ,将水斗式水轮机与反击式水轮机混同。 根本问题是如何认识水斗式水轮机 ,怎样才能最 高效地利用水斗式水轮机 。水斗式水轮机水电站应 以 明渠引水至前池 , 而保证水电站水头的基本 “ 从 恒定” 。 水库水面高程的变化 , 对水轮机的工作水头毫无影响, 所 以 ,其 最高 水位 或 最 低水 位与 水 斗式 水 轮机 的设计
2 低水头坝后式水 电站
图 1 工作水头示意图
实际上 ,水斗式水轮机的工作水头 ,就是水斗式
坝后式水 电站是最常见的一种水电站 ,其原动机 为反击式水轮机 ,其总体结构大同小异 。大坝建立了
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水斗式水 轮机水 电站
20. 08 №5
(. ih a ies y 1 Sc u nUnvri ,C e g u 0 5 hn ) t h n d 1 6 ,C ia 60
Ab t a t I h s p p r h tr h a h n e a d o r t g c a a t rs c o et n t r i e s r c : n t i a e ,t e wa e e d c a g n p ai h r ce it f P l u b n e n i o
位转速变化幅度很大 ,所以水轮机的实际可能的运行 范围很宽 。就是说 ,水轮机 的实际运行工况点构成 了 个具有相当宽度 的条形 曲面 ( 见图 3 中条形区 ) 。 反击式水轮机的工作范围很宽 ,而其最高效率工
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大 电 机 技 术
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水 斗式水轮机水 电站
周文 桐 ,周 晓泉
(. 1 四川大学,成都 6 06 ) 10 5
[ 摘 要 ] 本文论述了水 斗式水轮机水电站的水 头 、运行等特性。
[ 文献标识码] A [ 文章编号】 0 03 8 2 0 10 .9 3( 0 8)0 -0 50 50 3 -4
水 面高程变化不大 ,而上游水面高则变化巨大。由于 该类电站水头不高 ,上游水面的变化 ,对电站毛水头
的影 响就 很大 。
图 4 引水 电站示意 图
4 高水头 ( 水斗式水轮机 )水 电站
水斗式水轮机的使用水头很高 , 现已超过 10 。 00 m
此类高水头水 电站 ,均位于大山之中,其一般结 构见图 5 在高山之上筑坝蓄水 , 。 水库不大。 水流经过 闸门进入 明渠 ,在 群 山中盘旋 数公 里 乃至 数 十公 里才
h d o lc rcpo rsa o sd s u s d y r ee ti we t t n wa i c s e . i
K e wo d : wa e e d; Pe; o r tn ha a trs c r pe a i g c r ce it i
1 定义水斗式水轮机水 电站水头
水 斗 式 水 轮 机 是 按 动 量 定 理 工 作 的水 力 原 动
机 ,它与反击式水轮机截然不同。结构不 同、工作方 式 不 同 、水 轮机 出力 调 节 原理及 控制 机构 都 不 同 。喷 嘴将高能水喷射于大气之中,而射流是高速惯性运动
的水质点束 ,其全部能量均表现 为动能或速度 ,这就 是用来 作 功 的能量 。
[ 关键词】 水头 ; 水斗式水轮机;运行特性
[ 中图分 类号]T 3  ̄ K7 5. 1
P l nT r i eHy r e e ti o rS a i n et o u b n d o l c r cP we t t o ZHOU W e -o g , Z n tn HOU Xi o q a a -un
前池水面保持在设计值上下一个很小的区间之内作者认为最大也不应或不会超过1设某水电站设计水头950m水轮机转轮直径2050mm机组转速600rmin再设水轮机工作水头因上游水面的变动而在05范围内变化则水轮机的单位转速的最高值为3991698最小值3989597而其设计值为3990647
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